総説:適切な副栄養素またはミネラル要素は、うつ病の改善とリスク軽減に有益である

うつ病・統合失調症ミネラル

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Appropriate Macronutrients or Mineral Elements Are Beneficial to Improve Depression and Reduce the Risk of Depression

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37108261

オンライン公開 2023 Apr 12.

PMCID:PMC10138658

PMID:37108261

要旨

うつ病は、生活の質に深刻な影響を及ぼし、世界的な自殺率の上昇につながる一般的な精神障害である。マクロ、ミクロ、微量元素は、脳の正常な生理機能を維持する主成分である。うつ病は脳機能の異常で現れるが、これは元素のアンバランスと密接に関係していると考えられている。

うつ病に関連する元素としては、グルコース、脂肪酸、アミノ酸、リチウム、亜鉛、マグネシウム、銅、鉄、セレンなどのミネラル元素が挙げられる。

これらの元素とうつ病の関係を探るため、過去10年間の主な文献を主にPubMed、Google Scholar、Scopus、Web of Scienceなどの電子データベースで「うつ病、糖、脂肪、タンパク質、リチウム、亜鉛、マグネシウム、銅、鉄、セレン」をキーワードに検索し、まとめた。これらの要素は、神経信号の伝達、炎症、酸化ストレス、神経新生、シナプス可塑性などの一連の生理学的プロセスを調節することによって、うつ病を悪化させたり、緩和させたりするものであり、その結果、体内の神経伝達物質、向神経性因子、受容体、サイトカイン、イオン結合タンパク質などの生理学的成分の発現や活性に影響を与える。

例えば、脂肪の過剰摂取はうつ病を引き起こす可能性があり、そのメカニズムとしては、炎症、酸化ストレスの増加、シナプス可塑性の低下、5-ヒドロキシトリプタミン(5-HT)、脳由来向神経性因子(BDNF)、シナプス後密度タンパク質95(PSD-95)などの発現低下などが考えられる。

向精神薬としてセレン、亜鉛、マグネシウム、リチウムなどのミネラル元素を補充することは、他の抗うつ薬でうつ病を改善するための補助的な方法として用いられることがほとんどである。一般的に、うつ病の治療やうつ病のリスクを予防するためには、適切な栄養要素が不可欠である。

キーワード:うつ病、大栄養素、ミネラル元素、適切なサプリメント、過剰摂取、欠乏症

1. はじめに

うつ病は世界的に最も一般的な精神疾患のひとつであり、世界で2億8,000万人がうつ病に苦しんでいると推定されている[1]。最悪の場合、重度のうつ病は自殺につながることもある。うつ病は患者自身に精神的問題をもたらすだけでなく、その家族や社会にも経済的・社会的負担をもたらす[2]。

モノアミン理論は、モノアミン酸化酵素阻害薬(MAOI)、選択的セロトニン再取り込み阻害薬(SSRI)、セロトニン・ノルエピネフリン再取り込み阻害薬(SNRI)などの主要な抗うつ薬治療法の開発に影響を与えてきた。これらの阻害薬は、うつ病を治療するためにモノアミンレベル(5-ヒドロキシトリプタミン、ノルエピネフリン)を増加させることで機能する[3]。うつ病に関する研究が蓄積されるにつれて、脳由来向神経性因子(BDNF)関連の向神経性萎縮[4]、炎症[5]、視床下部-下垂体-副腎(HPA)軸機能障害[6]など、他の生化学的・生理学的要因もうつ病の病因に関与していることがわかってきた。その中でも、うつ病における栄養素の役割は、ますます注目を集めている[7]。

栄養成分は安定した精神状態の維持に役立つことが報告されており、そのバランスの乱れはうつ病と密接な関係がある[8]。図1に示すように、本総説では、いくつかの栄養素のアンバランスとうつ病との関係を探り、栄養素の過剰または欠乏はうつ病の発症を増加させるため、対応する栄養素のバランスを維持することはうつ病の発症を減少させるのに役立つとまとめる。さらに、いくつかのミネラル元素の適切な補充は、うつ病患者の治療に役立つと考えられている。考えられる生理学的プロセスと分子メカニズムについては、実験に基づいて論じられている。

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図1 うつ病と大栄養素またはミネラル要素との関係、および生理学的プロセスと構成要素を含む可能性のあるメカニズムを説明する。

2. 大栄養素の過剰摂取または欠乏がうつ病のリスクを高める

2.1.食事糖質

グルコースはヒトの脳の主要なエネルギー源である。グルコース代謝によって生成されるATPは、神経伝達物質や神経インパルスの生成など、脳の神経細胞や非神経細胞の機能を維持するための基礎となっている[9]。ほとんどの糖は体内で代謝され、グルコースを生成する。お菓子や飲料、キャンディーには多くの糖分が含まれている。多くの研究が、甘いもの、砂糖入り飲料、キャンディの過剰摂取がうつ病のリスクを高めることを示している。Guoらは、砂糖入り飲料の定期的な摂取が、高齢のアメリカ人のうつ病リスクを高める可能性があることを示している[10]。オランダ人集団を対象としたVermeulenらの研究でも、糖分の多い食事パターン(HS)がうつ病のリスクを高めることが示されている[11]。新村らによる3年間の追跡調査の結果、キャンディーの多食は日本人労働者のうつ病リスクを有意に増加させ、キャンディー多食者の16.8%が抑うつ症状を経験していることが示された[12]。樫野らの研究でも、週に4杯以上の砂糖入り飲料を飲む日本人は、1杯未満の日本人に比べてうつ病のリスクが91%高いことが示されている[13]。メタアナリシス研究では、1日2杯のコーラを摂取する人はうつ病のリスクが5%上昇し、1日3缶相当のコーラを摂取する人はうつ病のリスクが約25%上昇することが示された[14]。

 

うつ病に影響する高糖質食の生理学的プロセスと生理学的構成要素としては、以下の経路が考えられる:

  • 1.神経シグナル:脳内の5-ヒドロキシトリプタミン(5-HT)の含有量に影響する。動物実験によると、高糖質食は樹状突起の5-HT-1A受容体の活性を低下させ、視床下部におけるセロトニンの合成と放出のフィードバック制御を阻害し、5-HTの減少につながる可能性がある[22]。5-HTは重要なモノアミン神経伝達物質であり、脳内の含有量の減少はうつ病を引き起こす重大な要因の一つである[23]。
  • 2.炎症と炎症促進因子。Köhlerらによるメタアナリシス研究では、インターロイキン-6(IL-6)、腫瘍壊死因子-α(TNF-α)、インターロイキン-13(IL-13)、インターロイキン-12(IL-12)などの炎症性因子が、大うつ病性障害(MDD)患者において有意に上昇していることが示されており、炎症とうつ病との関連が示唆されている[24]。リポ多糖(LPS)は一般的に使用される炎症誘発物質である。実験的研究では、LPSがうつ病様症状と同時にネズミに炎症を誘発することが示されており[25,26]、炎症とうつ病の間に相関関係があるかもしれないことを示している。Doらは、高糖質食がマウスに炎症とうつ様行動を誘発することを示した。さらに、高糖質食は腸内細菌叢と腸伝染性を変化させることにより、炎症を誘発する可能性があることも明らかにした[27]。
  • 3.シナプス可塑性と脳由来向神経性因子(BDNF)の発現。MDD患者の血清中のBDNFレベルは健常患者より有意に低く、抗うつ薬治療を受けると、患者の体内のBDNFレベルは有意に上昇する。BDNFはうつ病のバイオマーカーとして、あるいは抗うつ薬の効果予測指標として用いることができる[28]。別の研究では、血漿BDNFの低値が大うつ病における自殺行動と関連していることが示された[29]。BDNFは、発達中および成体の哺乳類の脳で広く発現しており、発生、神経再生、シナプス伝達、シナプス可塑性、神経新生に関与している[30]。BDNFやTrk受容体の欠損はうつ病を誘発しないが、BDNF活性を増加させ神経細胞ネットワークを回復させるには抗うつ薬が必要であるげっ歯類モデルでは、高グルコース食はシナプス可塑性に影響を与えるBDNF、シナプシンI、サイクリックAMP応答性エレメント結合タンパク質(CREB)、成長関連タンパク質43の発現を低下させる別の研究では、ラットに高糖分と高脂肪を1週間与えたところ、ラットの脳のCA1領域における樹状突起スパインと樹状突起枝が有意に減少したことが示された[33]。

2.2.食事脂肪

ある研究では、脂肪分がうつ病の危険因子であることが示された[34]。体内に脂肪が蓄積すると肥満になり、これもうつ病の危険因子である。メタアナリシスでは、肥満の人はうつ病のリスクが18%増加することが示された[35]。脳内研究では、肥満の青年ではうつ病のリスクが40%増加することが示された食事脂肪は人体で代謝・吸収された後、主にトリグリセリド(TG)、総コレステロール(TC)などに変換される。高比重リポ蛋白コレステロール(HDL-C)と低比重リポ蛋白コレステロール(LDL-C)は総コレステロールの主成分である。TG、TC、HDL-C、LDL-Cは血中脂質検査の4項目である[37]。Pengらは、血中のHDL-Cが健常者と比較して大うつ病患者で有意に高いこと(1.31±0.32 vs 1.24±0.300mmol/L、p<0.01)を示したが、LDL-C、TC、TGには有意な変化はみられなかった[21]。別の研究では、成人男性ではHDL-C高値(≧1.04mmol/L)とうつ病との間に、成人女性ではTG高値(≧1.7mmol/L)とうつ病との間に有意な関連が示された[38]。しかしながら、Enkoらは、大うつ病患者では健常人と比べてHDL-Cが有意に低く(1.43 [1.97-4.01] vs. 1.60 [1.23-1.89] mmol/L、p= 0.049)、TGが有意に高い(1.08 [0.76-1.54] vs. 0.84 [0.63-1.32] g/L、p= 0.014)ことを観察している[39]。Soらによる最近のメンデルランダム化解析では、HDL-Cと大うつ病患者との正の関連が報告されているが、HDL-Cの増加は抑うつ症状の軽減と因果関係がある。この相違の理由には、うつ病の評価基準の違いやサンプルの不均一性が関与している可能性がある[40]。このことは、HDL-CとTGの異常がうつ病の危険因子である可能性を示唆しており、さらなる研究が必要である。ヒトでの研究に加えて、げっ歯類でも同様の現象がみられる。高脂肪食(HFD)を12週間与えたマウスはうつ病様行動を呈し、その後、高脂肪食を標準食に4週間切り替えたところ、マウスのうつ病様行動は消失した[41]。BALB/cマウスにHFDを投与すると、高比重リポ蛋白コレステロールと低比重リポ蛋白コレステロールが抑うつ様行動と強く関連する[42]。Andersらによる研究では、HFDがFlinders Sensitive Line (FSL)ラットの抑うつ様行動を悪化させることが示された[43]。また、別の研究では、オリーブ葉エキスが高脂肪食を与えたマウスの脂肪量と体重増加を抑制することにより、うつ病を予防する可能性が示唆された[44]。

高脂肪食がうつ病に影響を及ぼす生理学的プロセスとそのメカニズムについて、以下のようにまとめている:

  • 1.神経シグナル:神経シグナル:5-HT、グルタミン酸受容体、GABAA受容体、グルタミン酸、アスパラギン酸トランスポーター。WuらはHFDを14週間摂取させた後、C57BL/6マウスの海馬で5-HT系の発現が有意に減少することを発見した[45]。また、選択的セロトニン再取り込み阻害薬(SSRI)であるエスシタロプラムの脳内5-HT再吸収阻害作用をHFDが減弱させ、シナプス内の5-HT濃度を低下させたという研究もある[46]。腸内5-HT合成阻害剤を高脂肪食に投与すると、高脂肪食誘発性うつ病のマウスにおいてうつ病様行動を減弱させることができる[47]。HFDの長期使用はラットの抑うつ様行動を誘発し、AMPA受容体(GlutA2)とGABA受容体(GAD65)の発現レベルの低下をもたらす[48]。HFD誘発性うつ病は、視床下部のGABA作動性AgRP(アゴチ関連ペプチド)ニューロンの脱感作と相関しており、このニューロンは食欲と体重の制御に基本的な役割を果たしている[49]。最近の研究では、マウスにHFDを与えるとグルタミン酸トランスポーター1(GLT-1)のダウンレギュレーションが起こり、グルタミン酸の過剰活性化が起こり、それがうつ病を引き起こすことが示唆された[50]。
  • 2.炎症と酸化ストレス。高脂肪食はラットの海馬における炎症性サイトカインの増加とうつ病様行動を誘発することがある[46]。高脂肪食ラットでは、炎症性サイトカインであるTNF-腫瘍壊死因子α(TNF-α)、インターロイキン-6(IL-6)、インターロイキン-1β(IL-1β)の過剰産生、酸化ストレスに関連したチオバルビツール酸応答性物質(TABRS)の上昇、抗酸化酵素であるカタラーゼ(CAT)とグルタチオンペルオキシダーゼ(GPX)のダウンレギュレーションにより、うつ様行動が発現する。抗うつ薬アゴメラチン(AGO)は、HFDラットのうつ病を消失させ、炎症性サイトカイン(TNF-α、IL-6、IL-1β)、TABRSの活性を低下させ、CATとGPXの活性を回復させた[51]。抗うつ薬のシンバスタチン(SMV)もまた、HFDで飼育したマウスの脳内の炎症を抑えることにより、うつ病を改善する可能性がある[45,52]。
  • 3.シナプス可塑性。HFDがラットのうつ病様行動を引き起こすと、βIII-チューブリン、シナプス後密度タンパク質95(PSD-95)、シナプトソーム関連タンパク質25 kDa(SNAP-25)、向神経性因子-3の発現を減少させることにより、シナプスの可塑性にも影響を及ぼすことが研究で示されている[48]。
  • 4.シグナル伝達経路の関与。HFDは海馬歯状回DG下顆粒領域における5-HTに対するAkt/GSK3βシグナル伝達経路を脱感作することによってラットのうつ病を誘発し、通常の食事に戻すと5-HTに対するAkt/GSK3β反応がレスキューされ、うつ病様行動が緩和される可能性がある[53]。HFDに暴露されたマウスは、視床下部に脂肪酸が蓄積し、cAMP/PKAシグナル伝達カスケードを阻害することによってうつ病を引き起こす[54]。HFDはまた、AMPKのリン酸化を阻害し、mTORのリン酸化を誘導してオートファジーを抑制するため、マウスのうつ様行動につながる可能性がある[55]。5.その他の関連受容体タンパク質:レプチン受容体ロングアイソフォーム(LepRb)、カンナビノイド受容体1型(CNR1)。LepRbはうつ病や不安関連行動の制御に重要な役割を果たしており、選択的欠失はうつ病関連行動を誘発する[56,57]。Yangらは、高脂肪がラットの抑うつ様行動を引き起こし、海馬と視床下部におけるLepRbタンパク質とmRNAのレベルを低下させることを示した[58]。エンドカンナビノイド系の重要な構成要素であるCNR1は、うつ病において重要な役割を果たしている[59]。CNR1欠損マウスは、マウスのうつ病モデルにも使用できる[60]。ある研究では、HFDを与えた妊娠ラットがその子孫にうつ病様行動を引き起こし、雄の子孫の前頭前皮質におけるCnr1mRNAレベルが低下することが示された[61]。

2.3.食事性タンパク質

食事性蛋白質とうつ病の関係に関する研究は少ない。米国および韓国の集団において、低タンパク食はうつ病リスクの増加と関連している。大栄養素である炭水化物、蛋白質、脂肪のうち、蛋白質からの摂取カロリーの割合が10%増加すると、うつ病の有病率は米国と韓国の両方で有意に減少する[62]。米国における別の研究では、タンパク質の摂取量が増加すると、男性ではうつ病のリスクが減少するが、女性ではうつ病のリスクが増加することが示された[63]。ある横断研究では、牛乳や乳製品からの総タンパク質摂取は、米国の成人における抑うつ症状のリスクを低下させる可能性が示唆された[64]。日本人男性労働者の集団では、低タンパク質摂取が抑うつ症状の有病率の高さと関連している可能性が示唆された研究がある[65]。Pengらは、総タンパク質(TP)が健常者と比較して大うつ病患者で有意に低下していることを示した(4.73±0.45 vs 4.52±0.43mmol/L、p<0.01)[21]。赤身肉や加工肉にはタンパク質と飽和脂肪酸が含まれており、どちらかの過剰摂取はうつ病のリスクをわずかに増加させる可能性がある[66]。低タンパク質摂取は糖尿病患者の抑うつ症状を軽減する[67]。牛乳にもタンパク質と脂肪が豊富に含まれており、スキムミルクの摂取はうつ病と逆相関するが、全乳はうつ病と正の相関を示す[68]。

 

食事性タンパク質にはアミノ酸が豊富に含まれており、正常な生理機能を維持するために人体が必要とするアミノ酸を補うことができる。食事性タンパク質に含まれるトリプトファンはセロトニン合成の前駆体であり、脳内のセロトニンを増やすことがうつ病治療の鍵となる[69]。Euterらの調査によると、トリプトファンの少ない食事はうつ病のリスクが高いことに関連している[70]。慢性的なトリプトファン欠乏は、うつ病の動物モデルとしても用いられている[71]。食事性タンパク質に含まれるトリプトファンは、ドーパミンを合成するための前駆体化合物でもあり、抗うつ療法にも関与している[72]。乳タンパク質では、α-ラクトアルブミン[73]とラクトフェリン[74]もマウスのうつ様症状の改善に役立つ。

3. ミネラル元素の過剰摂取や欠乏がうつ病のリスクを高める

3.1.亜鉛(Zn)

亜鉛は必須微量元素であり、脳の成長と機能に関連する多くの生化学的および生理学的プロセスにおいて重要な役割を果たしている[75]。米国[76]、オーストラリア[77]、日本[78,79,80]などの多くの国の集団における研究では、食事性亜鉛の摂取不足がうつ病のリスクを高めることが明らかにされている。他の2つの研究では、食事性亜鉛の摂取不足は女性では抑うつ症状を引き起こすが、男性ではそうではないことが示されている[81,82]。Al-Fartusieらは、血清中の亜鉛が健常者に比べて大うつ病患者で有意に低いことを示した(0.72±0.08 vs. 0.96±0.11mg/L、p<0.01)[83]。Islamらも同様の実験結果を示している[84]。げっ歯類においても、亜鉛欠乏食は抑うつ様行動を誘発した[85,86,87]。

また、うつ病における亜鉛の生理的過程とメカニズムについてもまとめた。

  • 1.亜鉛トランスポーター(ZnTs)との関係。哺乳類では、亜鉛のホメオスタシスは主にZnTによって調節されている[88]。ある研究では、MDDでは前頭前野のZnT1、ZnT4、ZnT5の蛋白レベルが有意に増加するが、ZnT3の蛋白レベルは減少することが示された[89]。亜鉛トランスポーター3(ZnT3)は、脳のグルタミン酸作動性ニューロンのサブセットにおいて、シナプス小胞内の亜鉛イオンの濃縮に重要な役割を果たしている[90]。ストレス誘発ラットうつ病モデルでは、総亜鉛濃度が低下し、海馬ではZnT1とZnT3のmRNA発現が有意に低下した[91]。海馬の神経新生は、亜鉛欠乏食を与えたラットとZnT3ノックアウトマウスの両方で低下したが、通常の亜鉛食を投与すると回復した[92]。
  • 2.Zn2+活性化Gタンパク質共役型受容体39(GPR39)に関連。GPR39は細胞外の亜鉛濃度の変化を感知し、その結果、BNDFや5-HTなどのうつ病に関連する遺伝子の発現を調節する細胞内シグナル伝達経路が活性化される[93,94]。GPR39のノックアウトはマウスにおいてうつ様行動を引き起こす[95]。GPR39ノックアウトマウスでは、CREBとBDNFの発現低下を伴ううつ様症状が観察された[96]。GPR39タンパク質は5-HT1Aと結合し、亜鉛濃度によって制御される5-HT1A-GPR39複合体を形成することができる[97]。
  • 3.炎症と酸化ストレス。Doboszewskaらは、ラットに亜鉛欠乏食を6週間与えたところ、抑うつ行動を引き起こし、ラットの酸化・炎症パラメーターIL-1とTBARSを増加させることを発見した[98]。4.N-メチル-d-アスパラギン酸(NMDA)。NMDAは、臨床および前臨床研究において、うつ病治療の治療標的として浮上してきた。うつ病患者におけるグルタミン酸のホメオスタシスと神経伝達の破綻を支持する証拠が増加しているためである[99]。ある研究では、ラットにおいて、亜鉛欠乏によるうつ病様行動は、海馬におけるNMDAR(GluN1、GluN2A、GluN2B)の増加、AMPAR(GluA1)の減少、p-CREB、BDNFと関連しており、NMDARニューロンシグナルを変化させることが示されている[100]。別の研究では、ラットにおいて、亜鉛欠乏によるうつ病様行動は、海馬におけるNMDAR(GluN2AおよびGluN2B)の増加、PSD-95、p-CREB、BDNFの減少と関連していることが示された[101]。

3.2.マグネシウム(Mg)

マグネシウムは人体で最も重要なミネラルのひとつであり、脳内の様々な生物学的プロセスや神経細胞膜の流動性に関与し、脳機能の安定性を維持している[102]。複数の研究から、食事からのマグネシウム摂取がうつ病のリスクと逆相関することが示されている[103,104,105]。さらに、血清中のマグネシウムは、健常者と比較して大うつ病患者で有意に低い(1.10±0.11 vs. 1.64±0.15mg/L、p<0.01)[79]。ヒトと同様に、マグネシウム欠乏食はげっ歯類のうつ病様行動を誘発する[106,107]。

うつ病におけるマグネシウムの調節メカニズムとしては、腸内細菌叢、NMDA神経シグナル伝達、酸化ストレスが関与している可能性がある:マグネシウム欠乏食は、おそらく腸内細菌叢の組成を変化させ、マウスにおける微生物-腸-脳軸の恒常性を誘導することによって、うつ病様行動を引き起こす可能性がある[107]。別の研究では、食事性Mgの補給が腸の健康と代謝の恒常性に関与する細菌を増加させ、炎症とヒトの疾病に関与する細菌を減少させることが示された[108]。Ghafariらは、食餌性マグネシウム制限によって誘発される抑うつ様行動の増強が、GluN1含有NMDA複合体の扁桃体-視床下部タンパク質レベルの低下と関連していることを示した[109]。Whittleらは、低Mg含有食(1日必要量の10%)を与えたマウスがうつ病様行動を示し、酸化ストレスに関連するN(G)、N(G)-ジメチルアルギニンジメチルアミノヒドロラーゼ1(DDAH1)、マンガンスーパーオキシドジスムターゼ(MnSOD)、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ1(GDH1)の発現が上昇することを示した[110]。別の研究では、うつ病は人体のマグネシウム濃度の低下と関連し、酸化ストレスに関連するGPXの増加をもたらすことも示された[111]。

3.3.銅(Cu)

銅は必須酵素が必要とする重要な微量元素である。しかし、銅はその酸化還元活性により有毒な活性酸素種の産生にもつながるため、銅の取り込みは厳密に制御されている[112]。主要なうつ病患者の血清には、健常者と比べて高濃度の銅が含まれていることが報告されている(1.55±0.12 vs. 1.12±0.13mg/L、p<0.01)[79]。また、イスラムのチーム[84]やニのチーム[113]も同じ結果を示している。ある研究では、マグネシウム濃度が低く銅濃度が高い女性はうつ病に罹患する可能性が高いことがわかった[114]。一方、別の研究では血清銅とうつ病の重症度との相関は認められなかったという矛盾した結果もある[115]。

銅は炎症、酸化ストレス、シナプス可塑性を介してうつ病に影響を与えるかもしれない。銅への曝露は、APOE4トランスジェニックマウスにおいてうつ様行動を増加させ、炎症に関連するミクログリアを活性化する[116]。メラトニン(Mel)は、ラットの海馬において、脂質過酸化(LPO)と一酸化窒素(NO)レベルを低下させ、スーパーオキシドジスムターゼ(SOD)とカタラーゼ(CAT)活性を増強することによって、CU誘発性の酸化ストレスとうつ様行動を減弱させた[117]。Liuらは、ストレスを受けたマウスの海馬で銅濃度が上昇し、GluN2BとPSD95の発現を抑制することでシナプス機能に影響を与えることを示した[118]。

3.4.鉄(Fe)

鉄はヒトの成長と発達に不可欠な微量元素であり、脳の正常な発達と機能を確保する上で重要な役割を果たしている[119]。いくつかの研究で、食事性鉄欠乏がうつ病のリスクを高めることが明らかにされている[76,80,82,120,121]。ある症例対照研究では、産後の鉄欠乏症の母親は、産後うつ病を発症する可能性が3倍高いことが示された[122]。産後の鉄補給は産後うつ病の軽減に役立つ[123]。血清鉄濃度は、健常者と比較して大うつ病患者の多くで有意に低下していた(1.02±0.02 vs 1.30±0.03mg/L、p<0.05mg/L)[84]。鉄欠乏性貧血の既往がある人はうつ病のリスクが高いという調査研究がある[124]。2型糖尿病とうつ病に関する研究では、鉄欠乏症の患者はうつ病の発症率が高いことが明らかになった[125]。鉄欠乏はうつ病の発症率を高めるだけでなく、鉄過剰もうつ病と関連している。ある研究では、うつ病患者の視床に有意な鉄沈着があることが示された[126]。

鉄がうつ病を誘発するメカニズムは不明であるが、BDNFと酸化ストレスが部分的に関係している可能性がある。脳由来向神経性因子(BDNF)は、発達中および成人の哺乳類の脳で広く発現しており、発生、神経再生、シナプス伝達、シナプス可塑性、神経新生に関連している[31,127]。セルロプラスミンは、鉄(2+)を鉄(3+)に変換することで鉄代謝に関与するフェロキシダーゼである。Texelらは、セルロプラスミンノックアウトマウスが、海馬における鉄とBDNFのレベルを有意に低下させ、不安様行動を起こすことを発見した[128]。他の研究でも、低用量の鉄はラットの海馬におけるBDNFの低発現と関連していることが示されている[129,130]。高用量の鉄は、おそらく鉄の蓄積によるものであろうが、ラットのうつ様行動を誘発する[131]。鉄の沈着はうつ病と密接な関係があり、そのメカニズムとしては、鉄の沈着が活性酸素の産生を増加させ、それが脳の神経細胞障害を引き起こすことが考えられる[132,133]。

表1に示したように、健常人または大うつ病患者における血清または血液中の元素の濃度と考えられる機序をまとめた。

表1 大栄養素やミネラル元素の過剰摂取や欠乏がうつ病のリスクを高める可能性のあるメカニズムについてまとめる

カテゴリー うつ病のリスクを高める方法 健康被験者における血清または血中濃度 大うつ病患者の血清または血中濃度 生理学的プロセスと生理学的成分
大栄養素 食事性糖質 過剰摂取 FBG:4.52±0.43mmol/L FBG:4.73±0.45mmol/L**【21 1. 神経シグナル5-HT↓[22]
2. 炎症:IL-6、TNF-αなどの炎症性因子。↑ 腸内細菌叢[27]。
3. シナプス可塑性:シナプシンIとBDNF↓[32]; 樹状突起スパインと樹状突起枝↓[33]
食事脂肪 過剰摂取 TG: 1.08 [0.76-1.54] g/L TG: 0.84 [0.63-1.32] g/L *[39]. 1. 神経シグナル:5-HT↓[45]、5-HT再吸収↓[46]、腸管5-HT↑[47]、GlutA2とGAD65↓[48]、GABA作動性AgRPニューロンの脱感作[49]、GLT-1↓[50]。
2. 炎症:IL-6、IL-1、TNF-αなどの炎症性因子。↑[45,46,51,52]
3. 酸化ストレス:タブルス、キャット、GPX↑[51]
HDL-C:1.24±0.30mmol/L HDL-C:1.31±0.32mmol/L**【21 4. シナプス可塑性:シナプシンIとBDNF↓[32]、βIII-チューブリン、PSD-95、SNAP-25、ニューロトロフィン-3↓[48]。
5. シグナル伝達経路:Akt/GSK3β↓[53];cAMP/PKA↓[54];AMPK↓[55]。
6. 他の関連受容体タンパク質:LepRb↓[58]、CNR1↓[61]。
食事性タンパク質 不足 TP:68.72 ± 5.23 g/L TP: 66.72 ± 5.10 g/L **[21]. 5-HTとドーパミンの合成に関係している可能性がある[71,72]。
鉱物元素 亜鉛 不足 0.96 ± 0.11 mg/L 0.72 ± 0.08 mg/L **[83] 1. ZnT3↓[89,91];ZnT3ノックアウトは海馬神経新生の低下を誘導した[92]。
2. GPR39ノックアウト[95]; GPR39ノックアウトにより、CREBとBDNFの発現が減少した[96]。
3. 酸化/炎症パラメータ:IL-1とTBARS↑[98]
4. 神経シグナルNMDAR(GluN2A, GluN2B) ↑[100,111].
マグネシウム 不足 1.64 ± 0.15 mg/L 1.10 ± 0.11 mg/L **[83] 1. 腸内細菌叢[107]
2. 神経シグナルGluN1↓[109]
3. 酸化ストレス:DDAH1、MnSOD、GDH1↑[110]; GPX↑[111]。
過剰摂取 1.12 ± 0.13 mg/L 1.55 ± 0.12 mg/L **[83] 1. 炎症↑[116]
2. 酸化ストレス:SODとCAT↑[117]
3. シナプス可塑性:GluN2B、PSD95↓【118
欠乏症/過剰摂取 1.30 ± 0.03 mg/L 1.02 ± 0.02 mg/L *[84] BDNF↓[129,130]および酸化ストレス↑[133]に関連している可能性がある。

注:↓:低下または減少、↑:増加または促進を示す。健常者と比較したうつ病患者、*p< 0.05; **p< 0.01。正式名称と略号:空腹時血糖(FBG)、トリグリセリド(TG)、高比重リポ蛋白コレステロール(HDL-C)、総蛋白(TP)、5-ヒドロキシトリプタミン(5-HT)、インターロイキン-6(IL-6)、腫瘍壊死因子α(TNF-α)、脳由来向神経性因子(BDNF)、グルコーストランスポーターA2(GlutA2)、グルタミン酸脱炭酸酵素65キロダルトンアイソフォーム(GAD65)、γ-アミノ酪酸(GABA)、アグーチ関連タンパク質(AgRP)、グルタミン酸トランスポーター1(GLT-1)、インターロイキン-1(IL-1)、チオバルビツール酸反応性物質(TBARS)、カタラーゼ(CAT)、グルタチオンペルオキシダーゼ(GPX)、シナプス後密度タンパク質95(PSD-95)、シナプトソーム関連タンパク質25kDa(SNAP-25)、プロテインキナーゼB(AKT)、グリコーゲン合成酵素キナーゼ-3(GSK3β)、環状アデニル酸(cAMP)、プロテインキナーゼA(PKA)、アデノシン5′-一リン酸(AMP)活性化プロテインキナーゼ(AMPK)、レプチン受容体(LepRb)、カンナビノイド受容体1(CNR1)、亜鉛トランスポーター3(ZnT3)、Gタンパク質共役型受容体39(GPR39)、cAMP応答エレメント結合タンパク質(CREB)、N-メチル-d-アスパラギン酸(NMDA)受容体2A(GluN2A)、N-メチル-d-アスパラギン酸受容体2B(GluN2B)、N-メチル-d-アスパラギン酸受容体1(GluN1)、N(G)、N(G)-ジメチルアルギニンジメチルアミノヒドロラーゼ1(DDAH1)、マンガンスーパーオキシドジスムターゼ(MnSOD)、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ1(GDH1)、スーパーオキシドジスムターゼ(SOD)。

4. いくつかのミネラル元素の適切な補給、あるいは薬物療法は、うつ病の緩和に役立つ

4.1.セレン(Se)の補給

セレンは、甲状腺ホルモン代謝、酸化ストレスからの保護、免疫関連機能など、さまざまな生理機能に必要な必須微量元素である[134]。米国の成人を対象とした横断研究では、食事からのセレン摂取量と抑うつ症状との間に逆相関があることが示された[76,135]。中国の農村高齢者集団の調査[136]とブラジルの農村集団の横断的調査[137]でも、セレン濃度が高いほどうつ病の有病率が低いことが示された。オーストラリアの若年層における血清セレンの最適量は、約82μg/Lから85μg/Lであり、その結果、抑うつ症状のリスクが低下する[138]。産後うつ病の予防には、セレンの補給が効果的であることが研究で示されている[139,140]。しかし、米国の青少年を対象とした研究では、セレン暴露レベルが高いほど抑うつ症状が増加するという逆の結果が得られている[141]。したがって、うつ病に対するセレンの補給には、うつ病患者のセレン濃度を初めて測定する必要があり、さらなる臨床研究が必要である。げっ歯類におけるセレンの補充は、うつ病の治療に有益である。セレンの塩形態である亜セレン酸ナトリウムは、げっ歯類において抗うつ効果を示した[142]。亜セレン酸ナトリウムは、イミプラミン、フルオキセチン、チアネプチンの抗うつ効果を増強し、抗うつ薬投与後の強制水泳試験(FST)の無動時間を短縮することができる[143]。

うつ病治療におけるセレンの調節機構は、実験的研究が少ないため、限られている:

  • 1.抗酸化ストレス。セレンは、ヒ素による劣化を逆転させ、ラットの海馬における抑うつ様行動を緩和し、マロンジアルデヒドレベルとアセチルコリンエステラーゼ活性を低下させることができる[144]。別の研究では、セレンは抗酸化物質を増加させることで、LPS誘発の酸化損傷を抑制できることが実証された[145]。
  • 2.抗炎症フッ化物処理は、ドーパミンとノルエピネフリンの分泌を減少させ、ミクログリアにおける炎症を活性化し、うつ様行動を引き起こす。一方、セレン投与は、JAK2/STAT3経路を活性化し、ドーパミンとノルエピネフリンの分泌を回復させ、IL-1βの分泌を減少させ、生存している皮質ニューロンの数を増加させることができ、その結果、フッ化物誘導性のうつ様行動を緩和することができる[146]。

4.2.亜鉛(Zn)の補給

節では、亜鉛不足の食事がうつ病のリスクを高めることを示唆しているが、実際、適切な亜鉛の補充はうつ病の治療に役立つ。臨床研究では、単独または抗うつ薬との併用による亜鉛補充が抑うつ症状の軽減に役立つ可能性が示されており、臨床試験における亜鉛の投与量と治療経過は、25~220mg、6~12週間であった[147,148,149]。慢性ストレス誘発性うつ病のげっ歯類モデルにおいて、亜鉛の補充は抑うつ様行動を減少させることができる[150]。うつ病患者に対しては、まず亜鉛レベルを測定すべきである。亜鉛欠乏が生じた場合は、適切な補充を行い、治療中は亜鉛レベルをモニターすべきである。

うつ病に対する亜鉛治療のメカニズムは、BDNFのレベルと抗炎症に関連している。ある研究では、亜鉛が前頭前野のBDNF濃度を上昇させることにより、イミプラミンの抗うつ効果を増強することが示された[151]。Kirstenらは、亜鉛がラットの炎症によるLPS誘発うつ様行動を抑制し、炎症関連因子IFN-γの発現を低下させることを報告している[99]。

4.3.マグネシウム(Mg)の補給

マグネシウム欠乏症のうつ病患者は、1日500mgの酸化マグネシウム錠剤を8週間以上服用し、抑うつ症状を緩和する[152]。市販の塩化マグネシウム(1日あたり248mgの元素マグネシウム)を、軽度から中等度のうつ病症状を有する成人が6週間服用することが有効である[153]。MDD患者の脳波を追跡した最近の臨床研究では、マグネシウムがうつ病治療に対するフルオキセチン治療を増強することが示された[154]。上記の他の要素と同様に、うつ病患者ではマグネシウムレベルの初期測定が必要であり、その後、適切な補充と治療中のマグネシウムレベルのモニタリングが必要である。

以下は、うつ病に対するマグネシウム療法のメカニズムとして考えられるもの:

  • 1.5-HT。Poleszakらは、セロトニン合成阻害薬で前処理したマウスでは、マグネシウムの抗うつ様作用が有意に減少することを見いだした[155]。
  • 2.抗炎症。シクロホスファミド(CYP)誘発性炎症はラットのうつ様行動を引き起こし、炎症因子TNF-αとIL-6を増加させるが、L-スレオニン酸マグネシウムの補充は炎症反応とうつ様行動を減少させる可能性がある[156]。
  • 3.NMDA。マグネシウムは、ラットの慢性的な軽度ストレスによって誘発されるうつ様行動を治療することができ、同時にGluN1とGluN2Aのレベルを回復させ、GluN2BとPSD-95のレベルを増加させた[157]。

4.4.向精神薬としてのリチウム(Li)

向精神薬としてのリチウムは、双極性障害(BD)を治療し、自殺や抑うつ/躁病エピソードを予防するために使用されている[158]。リチウムは単極性うつ病の治療においても重要な役割を果たしている。Barroilhetらは、体内の低用量のリチウムがうつ病による自殺の予防に役立つが、高用量(1.0mmol/L以上)には特有の毒性の副作用があることを示した[159]。飲料水に微量のリチウムを添加すると、一般集団の自殺リスクが低下する可能性がある[160]。第II相試験において、イミプラミンとフルボキサミンの両方にリチウムを追加すると、第I相試験単独の薬物よりもうつ病の治療に有効である[161]。リチウムは複数のうつ病治療ガイドラインでも推奨されている[162]。リチウムはうつ病の長期単剤療法および抗うつ薬の補助療法として臨床的に有効である[163]。フィンランドで行われたコホート研究では、リチウムと抗うつ薬の併用と比較して、リチウム単独療法では、重篤なうつ病患者が再入院するリスクが低いことが報告されている[164]。他の研究でも、うつ病治療におけるリチウムの有益性が示されている[165,166]。Vázquezらは、臨床試験におけるリチウムの用量と治療経過を600~1200mg、1~6週間としてまとめている[167]。高用量(1.0mmol/L以上)には特有の毒性の副作用があるため、臨床では、まずうつ病患者のリチウム含有量を検出し、その後定期的にモニターすべきである。

うつ病に対するリチウム治療の生理学的プロセスとメカニズムについて、以下のように考えられる:

  • 1.海馬神経新生。海馬の成体神経新生とは、海馬の歯状回で生成され、成人期に神経回路に統合される新しい神経細胞と定義され、神経損傷を修復し、神経可塑性を高めることができる[168]。うつ病患者の脳では海馬の容積が減少しているが、抗うつ薬治療を3年間続けると増加することから、抗うつ薬が海馬の神経新生を誘導してうつ病を緩和する可能性が示唆されている[169]。げっ歯類では、神経新生が障害されるとうつ病様の行動が誘発される[170]。ある実験的研究では、リチウム単独およびフルオキセチンとの併用により、抵抗性うつ病モデルにおいて神経新生が増加し、うつ病様行動が消失することが示された。さらに、リチウムとフルオキセチンの併用は、リチウム単独よりも副作用が少ない[171]。
  • 2.BDNF。ある調査では、リチウムがうつ病患者の血清BDNF濃度を高めることが示されている[172]。別の研究では、うつ病様マウスにおいて、リチウムがBDNFを増加させ、それによってVTA-mPFC DAニューロンの発火活性を増加させることによって抗うつ効果を発揮することが示された[173]。
  • 3.血液脳関門(BBB)。BBBの破壊は脳の恒常性の乱れにつながり、うつ病発症の重要な因子となる可能性がある[174]。リチウムは、慢性軽度ストレス(CMS)モデルラットにおいて、BBB/神経血管ユニット(NVU)の破壊を防御することにより、抗うつ効果を発揮する[175]。

表2には、臨床試験でうつ病患者を治療するためのミネラル元素の1日投与量と経過、および考えられる機序をまとめた。

表2 うつ病の改善に役立つ、いくつかのミネラル元素の適切な補給、あるいは薬としての効果のまとめ

カテゴリー 臨床試験におけるうつ病患者の1日投与量と治療経過 生理学的プロセスと生理学的成分
鉱物元素 適切なサプリメント セレン 1. 抗酸化ストレス[144,145]
2. 抗炎症性:炎症性因子IL-1↓[146]
亜鉛 25~220mgを8~12週間[147,148,149]。 1. 抗炎症作用:IFN-γ↓[99]
2. BDNF↑[151]
マグネシウム 248~500mgを6~8週間投与[152,153]。 1.5-HT↑[155]
2. 抗炎症作用:TNF-αとIL-6↓[156]
3. グルタミン酸シグナル伝達↑[157]
向精神薬 1. 海馬の神経新生↑[171]。
リチウム 600~1200mg、1~6週間[167] 2. bdnf↑[172,173]。
3. 血液脳関門を保護する[175]

 

注:↓:減額または減少、↑:増額または昇格を示す。-は該当なし。正式名称および略号:脳由来向神経性因子(BDNF)、インターロイキン-1(IL-1)、インターフェロン-γ(IFN-γ)、5-ヒドロキシトリプタミン(5-HT)、腫瘍壊死因子α(TNF-α)、インターロイキン-6(IL-6)。

5. 結論

栄養素は人体に不可欠であり、人体の正常な生理機能に影響を及ぼす。1に示すように、大栄養素(食事性糖質、脂質、タンパク質)やミネラル元素(亜鉛、マグネシウム、銅、鉄)を含む栄養素の不均衡は、うつ病の発生を増加させる可能性がある。いくつかの臨床的および非臨床的研究により、栄養素が抗うつ薬の機能にも影響することが示されている。表2にまとめたように、適切な量のセレン、亜鉛、マグネシウム、リチウムはうつ病の軽減に有益である。マグネシウムと亜鉛の欠乏はうつ病のリスクを高め、適切なマグネシウムと亜鉛の補充はうつ病の改善にも役立つ。したがって、2のように、従来のうつ病の薬物治療に加えて、患者自身の栄養元素のレベル、不足している栄養元素の適時補充、過剰な栄養元素のコントロール、体内のこれらの栄養元素のバランスにも注意を払う必要がある。さらに、うつ病治療のためのリチウム、セレン、亜鉛、マグネシウムなどの栄養元素は、体内の元素レベルや治療中の元素レベルを基準にする必要がある。過剰な元素の補給は有害である可能性がある。したがって、補給は適切で、医師の助言に従うべきであり、行き当たりばったりであったり、無秩序であったりしてはならない。

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図2 うつ病と元素の関係をまとめる。Cu(銅)、Fe(鉄)、Zn(亜鉛)、Mg(マグネシウム)、Se(セレン)、Li(リチウム)。

うつ病患者の血清または血中濃度では、空腹時血糖、高比重リポ蛋白コレステロール、銅が有意に上昇し、総蛋白、亜鉛、マグネシウム、鉄が有意に低下していることから[21,83,84]、これらの元素をうつ病の予防や治療の指標として用いることができるかどうかについては、さらなる研究が必要である。

この総説は、うつ病研究におけるいくつかの栄養素の機能とメカニズムをまとめたものである。それでもなお、さらなる研究が必要である。例えば、生活における食事の糖質、脂質、タンパク質の摂取量には、甘味料、保存料などの添加物も含まれており、うつ病との関連は明らかでないため、追跡研究で取り上げる必要がある。さらに、うつ病と関連する栄養要素には、論文で要約したものだけでなく、ビタミン[176,177,178]、葉酸[179]、N-アセチルシステイン[180]、S-アデノジルメチオニン[181]、食物繊維[182]などが関与しており、これらも考慮する必要がある。この論文は、うつ病をよりよく予防・治療するためには、うつ病における栄養素の役割と、低糖質・低脂肪食などの日々の食生活に徐々に注目すべきであることを示唆している。

総じて、うつ病におけるいくつかの栄養成分の関与についてまとめ、それらの関連調節機構を解明した。このことは、うつ病の新規予防・治療戦略のヒントになるかもしれない。

資金調達

本研究は、科学技術部重点プロジェクト(助成金番号2022ZD0206800)、中国国家自然科学基金(助成金番号92049102および82001167)、北京ノヴァプログラム(助成金番号20220484083)の助成を受けた。

利益相反

著者らは利益相反がないことを表明している。

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